基于聚合物/液晶復(fù)合材料的電調(diào)諧微透鏡陣列設(shè)計(jì)

微透鏡陣列（MLA）是自動(dòng)立體顯示、光通信、波前傳感、積分成像等領(lǐng)域極具前景的關(guān)鍵元件之一。例如，微透鏡陣列就是積分成像中用于采集并顯示圖像的關(guān)鍵元件，大部分情況下，由于所使用微透鏡陣列的焦距固定，其圖像深度會(huì)受到限制。

紫外曝光和相分離過(guò)程示意圖

具有電學(xué)、光學(xué)或聲學(xué)可調(diào)諧折射的液晶（LC）已被應(yīng)用于可調(diào)諧微透鏡陣列。憑借微透鏡陣列的可調(diào)諧能力，圖像深度得以拓展。不過(guò)，液晶微透鏡陣列（LC-MLA）的設(shè)計(jì)和制備通常涉及多種制造工藝，增加了制造復(fù)雜性和成本。

據(jù)麥姆斯咨詢(xún)報(bào)道，南方科技大學(xué)電子與電氣工程系劉言軍副教授領(lǐng)導(dǎo)的一支研究團(tuán)隊(duì)與南京大學(xué)合作，提出了一種僅需一步曝光即可制備大面積液晶微透鏡陣列的簡(jiǎn)單方法。該研究成果現(xiàn)已發(fā)表于Light: Advanced Manufacturing期刊。

液晶微透鏡陣列的聚焦特性

這項(xiàng)研究工作所提出的液晶微透鏡陣列通過(guò)聚合物/液晶復(fù)合材料內(nèi)部的光聚合誘導(dǎo)相分離（PIPS）制成，產(chǎn)生了液晶/聚合物相鄰層，被稱(chēng)為相分離復(fù)合膜（PSCOF）。復(fù)合膜的形態(tài)可以通過(guò)灰階光掩模來(lái)控制。

這種液晶微透鏡陣列具有偏振相關(guān)的電可調(diào)聚焦特性，展現(xiàn)了高聚焦和成像質(zhì)量。在沒(méi)有施加電壓的情況下，由于其固有的梯度折射率分布，該微透鏡具有8 mm的天然焦距。當(dāng)施加的電壓超過(guò)閾值時(shí)，發(fā)生液晶重新取向，微透鏡的焦距逐漸增加。研究人員演示了利用所制備的微透鏡陣列，實(shí)現(xiàn)圖像采集并在3D顯示中電調(diào)諧中心深度平面。

該制造技術(shù)與已有報(bào)道的噴墨打印、壓縮成型、光刻膠熱回流以及3D打印等技術(shù)有著本質(zhì)區(qū)別，具有簡(jiǎn)單、單步、低成本和高通量的生產(chǎn)特點(diǎn)。

此外，通過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的掩模，該技術(shù)可以成為制造具有其它功能的液晶微光學(xué)器件的通用平臺(tái)，如液晶柱狀微透鏡陣列、液晶閃耀光柵等。

審核編輯：劉清